烟尘硫酸盐化的主要方程式:
Cu2O 3/2O2 SO2=2CuSO4;
2PbO O2 SO2=2PbSO4;
2ZnO O2 SO2=2ZnSO4。
这些反应均为放热反应。
因为闪速熔炼氧气的设计利用率达到了99%以上,为了使闪速熔炼的硫酸盐化反应充分进行,要求鼓入硫酸盐化风。鼓入硫酸盐化风主要有两个方面的作用:
1)在沉淀池项部通过二次氧枪喷入氧气,燃烧烟灰,可降低闪速熔炼烟灰发生率,同时产生的热量有助于保持上升烟道与废热锅炉连接部的开度,并熔化上升烟道侧墙/喉口部的烟灰粘结;
2)氧化铜的比热容只有49 kcal/mol,而硫酸铜的比热容为101 kcal/mol,在同样烟气条件下,氧化铜为熔融状,易在锅炉管束上粘结,而硫酸铜为松散状,不易在锅炉管束上粘结。这样提高烟气中SO3浓度,使烟尘硫酸盐化,结构疏松,易于清理。但硫酸盐化风量鼓入太大,会提高烟气中氧气分压力,烟气露点上升,硫酸工序废酸原液中的酸度升高,会产生不利影响:
1)闪速熔炼烟气中含有不定量的SO3是硫酸车间废酸的直接来源,废酸原液采用硫化工艺回收其中的砷和铜,处理后排出液送废酸废水处理,由于排出液酸度浓度高,增加了废酸废水处理的运行成本;
2)烟气露点上升,排烟系统的设备易产生低温腐蚀。
由此可以看出,闪速熔炼采用硫酸盐化技术是一把双刃剑,研究工作就是要两者兼顾,找到平衡点,实现闪速炉排烟烟气硫酸盐化的最佳化,以稳定闪速炉的正常生产。